- أسباب الانحلال الذاتي
- المراحل
- موت الخلية
- يمكن تقسيم التحلل الذاتي للخميرة إلى عمليتين
- الآثار
- لصناعة المواد الغذائية
- المراجع
و انحلال ذاتي هو العملية التي يتم هضمها الخلايا إنزيمي بفعل الإنزيمات الخاصة. يعني حرفيا أن الآليات التي تؤدي إلى تحللها (الموت) يتم تشغيلها في الخلية.
وقد لوحظت عملية "التحلل الذاتي" هذه خلال المسار الطبيعي لنمو وتطور البكتيريا والفطريات. ومع ذلك ، فإن العديد من النصوص العلمية تثبت أنها نموذجية للخلايا "المحتضرة" أو الخلايا "المصابة" أو "المصابة".
رسم تخطيطي تمثيلي للبنية الخلوية للخميرة (المصدر: فرانكي روبرتسون باستخدام إنكسكيب ، العمل الخاص. عبر ويكيميديا كومنز)
يحدث التحلل الذاتي أيضًا في الأنسجة الحيوانية والنباتية ، لكن بعض المؤلفين يصفون هذه العملية بأنها "التحلل الذاتي" غير البكتيري الذي يحدث بعد موت الخلية.
وصف سالكوفسكي هذه العملية ، في عام 1890 ، بأنها عملية إنزيمية للهضم الذاتي ، ولكن في عام 1900 صاغ جاكوبي مصطلح الانحلال الذاتي. من المعروف اليوم أن الإنزيمات المسؤولة عن هذه العملية ليست "منتجات ثانوية" للتحلل ، ولكنها نفس الإنزيمات التي تشارك في العمليات الخلوية.
نظرًا لأهميتها بالنسبة للصناعة ، فإن أكثر عمليات التحلل الذاتي التي تمت مراجعتها بدقة هي تلك التي تحدث في الخمائر ، خاصة تلك المستخدمة أثناء عمليات تخمير المشروبات الكحولية (النبيذ والبيرة) وفي المخبز.
تُستخدم مشتقات الخميرة ذاتية التحلل بشكل شائع في صياغة وسط الاستزراع ، لأنها تمثل مصدرًا جيدًا للأحماض الأمينية والعناصر الغذائية الأخرى.
أسباب الانحلال الذاتي
يمكن أن يحدث الانحلال الذاتي استجابة لعدد من العوامل. في الكائنات أحادية الخلية (الكائنات الحية الدقيقة) ، تستجيب هذه الظاهرة للعديد من الظروف البيئية مثل درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، وتركيز الأكسجين ، وتكوين الوسط ، وكمية العناصر الغذائية ، ووجود المواد السامة ، إلخ.
أثناء تخمير النبيذ أو الجعة ، على سبيل المثال ، يحدث التحلل الذاتي للخمائر استجابة لانخفاض المكونات الغذائية لسائل التخمير ، فضلاً عن الزيادة الكبيرة في تركيز الإيثانول ، وهو أحد منتجات التمثيل الغذائي الخاص بك.
في البشر ، ثبت أن عمليات التحلل الذاتي يمكن أن تحدث عن طريق التدخلات الجراحية أو الإجراءات الطبية المطولة ، خاصة أثناء التشريح بالمنظار للغشاء تحت المخاطي.
بالإضافة إلى ذلك ، يحدث الانحلال الذاتي في العديد من الحيوانات في الأماكن التي توجد بها جروح أو تمزقات ويؤدي وظيفة القضاء على الأنسجة التالفة أثناء الشفاء.
في بعض أنسجة النبات ، يعمل الانحلال الذاتي في النمو والتطور ، وكذلك في نقل المياه والغازات عبر قنوات نسيج الخشب ، والذي يحدث بفضل تحلل البروتوبلاست (الغشاء + العصارة الخلوية) من القصيبات ؛ يحدث ، إذن ، استجابة للمنبهات النموذجية لنمو النبات.
من ناحية أخرى ، يمكن أن تخضع أنواع معينة من الفطريات الخيطية للتحلل الذاتي لخلاياها استجابةً لبعض المضادات الحيوية أو المواد السامة المطبقة على البيئة المحيطة.
المراحل
عملية التحلل الذاتي التي سيتم وصفها أدناه هي العملية التي تحدث في الخمائر ، ومع ذلك ، يمكن استقراءها لأي كائن حي دقيق أو أي مجموعة من الخلايا في الأنسجة النباتية أو الحيوانية.
موت الخلية
تبدأ كل عملية انحلال ذاتي بموت الخلية المعنية. تتعلق الظاهرة الأولية بتغيير أنظمة الأغشية الخلوية ، خاصةً عندما يتعلق الأمر بالكائنات حقيقية النواة ، مما يسمح بإنزيماتها الهضمية بالتلامس مع المكونات التي ستتحلل.
الإنزيمات التي تشارك في حدث التحلل الذاتي مسؤولة عن تحطيم ركائزها إلى أجزاء أصغر. على سبيل المثال ، يقوم البروتياز أو الببتيداز "بقطع" أي نوع من البروتين تقريبًا ، مما يؤدي إلى إطلاق الببتيدات أو الأحماض الأمينية.
من ناحية أخرى ، تعمل نوكليازات على تحلل الأحماض النووية مثل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي ، وتفتيتها وإطلاق النيوكليوزيدات ، وأحاديات النيوكليوتيدات ، وعديد النيوكليوتيدات. هناك إنزيمات أخرى مسؤولة عن هضم بعض مكونات جدار الخلية ، وعادة ما تكون الجلوكانات (في الخميرة).
بشكل عام ، يُعرف ما ينتج عن تحلل الخلايا وهضمها بالتحلل الذاتي ، والذي يتم إطلاقه في البيئة المحيطة من خلال فواصل في جدار خلية الخميرة ، حيث يمكن أن يستمر الهضم. عادةً ما ينتج عن تركيز المكونات الخلوية المتدهورة شيئًا يعرف باسم مستخلص الخميرة.
يمكن تقسيم التحلل الذاتي للخميرة إلى عمليتين
- تحلل المكونات الخلوية بواسطة الإنزيمات "اللايتية" ، وخاصة البروتينات والببتيدات (التحلل البروتيني والإنزيمات المحللة للبروتين).
- تدهور جدار الخلية ، مما يسمح بتحلل أو تمزق الخلية الحقيقي وإطلاق التحلل الذاتي.
تحتوي الخميرة على فجوات تحتوي على معظم الإنزيمات المحللة للبروتين في هذه الخلايا. عندما تموت مثل هذه الخلية ، فإن هذه الإنزيمات تتلامس مع ركائزها وتتحلل منها. في الخلايا الحيوانية حقيقية النواة الأخرى ، توجد هذه الإنزيمات في الجسيمات الحالة.
تشارك الجلوكانيز وبعض البروتينات في تحلل مكونات جدار خلية الخميرة ، مما يتسبب في فتح أو تكوين "المسام" ، والتي تعزز إطلاق منتجات التحلل من الإنزيمات المحللة الداخلية.
الآثار
إن العواقب الرئيسية لأحداث التحلل الذاتي واضحة ، حيث أن الخلية التي تقتل نفسها تموت وتختفي ، تاركة أجزاء مختلفة من الجزيئات المكونة لها في العملية.
يعتبر بعض المؤلفين أن التحلل الذاتي في أعضاء معينة يؤدي إلى "تميع" داخلي يمكن ، بالتالي ، أن يسبب ضمورًا أو تشوهات شكلية لها.
لصناعة المواد الغذائية
يمكن أن تحدث هذه العملية أيضًا في العديد من الأطعمة ، خاصةً من أصل حيواني ، مما يعني عمومًا التحلل غير البكتيري لأنسجة عضلاتها وإطلاق كمية كبيرة من الببتيدات والأحماض الأمينية ومجموعات الفوسفات والكربوهيدرات وما إلى ذلك ، مما يمثل فرصة بيئية لاستعمار البكتيريا المتحللة.
تتمثل إحدى النتائج السلبية الأخرى لعمليات التحلل الذاتي في إنتاج الجبن ، حيث يكون للتحلل الذاتي للبكتيريا "البادئة" ، التي تنتمي إلى أنواع Lactococcus lactis ، آثار مهمة في تطوير نكهة مشتقات الألبان هذه.
في بعض النصوص العلمية المتعلقة بإنتاج المشروبات الكحولية ، قد يظهر التناقض في أن هذه العملية مفيدة لبعض المؤلفين والبعض الآخر لا ، على الرغم من أن هذا يعتمد بشكل أساسي على نوع المشروب المعني.
يعتبر بعض منتجي النبيذ أن عمليات التحلل الذاتي تسمح بإطلاق العديد من المكونات الداخلية المفيدة للخميرة ، والتي لها تأثير كبير على الخصائص الحسية والاستقرار البيولوجي لهذا السائل.
تستخدم مستخلصات الخميرة في إنتاج مشتقات اللحوم (النقانق) والحساء والصلصات والسندويشات الأخرى.
صورة من خلاصة الخميرة المركزة (المصدر: SKopp عبر ويكيميديا كومنز)
نظرًا لأن موت ملايين الخمائر في مستنبت في وسط سائل يمثل إطلاق كمية كبيرة من الأحماض الأمينية والسكريات والفيتامينات والمغذيات الدقيقة الأخرى ، لا يتم استخدام lysates فقط كـ "معززات" للون ونكهة الطعام ، ولكنها تستخدم أيضًا في صياغة وسائط النمو التجريبية.
المراجع
- ديرنبي ، KG (1920). دراسة عن التحلل الذاتي للأنسجة الحيوانية. دراسات من معهد روكفلر للبحوث الطبية ، 32 ، 359.
- دارماديكاري ، م. (2011). الخميرة التحلل الذاتي.
- Escamez، S.، & Tuominen، H. (2017). مساهمة التحلل الذاتي الخلوي في وظائف الأنسجة أثناء نمو النبات. الرأي الحالي في بيولوجيا النبات، 35 ، 124-130.
- Hyun، JJ، Chun، HJ، Keum، B.، Seo، YS، Kim، YS، Jeen، YT،… & Chae، YS (2012). التحلل الذاتي: نتيجة معقولة توحي بوقت إجراء ESD طويل. تنظير البطن الجراحي وتقنيات التنظير عن طريق الجلد، 22 (2)، e115-e117.
- Mukundan ، MK ، Antony ، PD ، & Nair ، MR (1986). مراجعة حول التحلل الذاتي في الأسماك. بحوث المصايد ، 4 (3-4) ، 259-269.
- Rogers ، AA ، Rippon ، MG ، Atkin ، L. ، Ousey ، K. ، ومستشار مستقل في العناية بالجروح ، UK Autolysis: آليات العمل في إزالة الأنسجة الميتة من الجروح.
- White، S.، McIntyre، M.، Berry، DR، & McNeil، B. (2002). التحلل الذاتي للفطريات الخيطية الصناعية. المراجعات النقدية في التكنولوجيا الحيوية ، 22 (1) ، 1-14.